專(zhuān)利名稱(chēng)：攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用攪拌頭自動(dòng)同步送粉的表面納米復(fù)合化加工裝置對(duì)金屬工件攪拌摩擦加工以原位合成納米復(fù)合材料表層的方法，屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
攪拌摩擦焊(friction stir welding,簡(jiǎn)稱(chēng)FSW)是英國(guó)焊接研究所1991年發(fā)明并獲世界范圍內(nèi)專(zhuān)利保護(hù)的新型固相焊接技術(shù)。與傳統(tǒng)焊接方法相比，攪拌摩擦焊的熱源來(lái)自工件和攪拌頭之間的摩擦，焊接溫度一般低于材料熔點(diǎn)，焊接過(guò)程中沒(méi)有材料熔化，能夠降低許多焊接缺陷產(chǎn)生的可能性。其一經(jīng)發(fā)明便引起了世界范圍的關(guān)注，在航空航天、車(chē)輛、造船等行業(yè)獲得了大量成功應(yīng)用。攪拌摩擦加工(friction stir processing,縮寫(xiě)為FSP)是美國(guó)密蘇里大學(xué)的R.S.Mishra在2000年基于攪拌摩擦焊工藝開(kāi)發(fā)出的金屬材料表面加工新技術(shù)。利用攪拌摩擦加工技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)金屬材料表層組織超細(xì)化、致密化、均勻化及改性層的原位合成。較之其它金屬加工技術(shù)，其具有如下優(yōu)點(diǎn):(I) FSP是一種可實(shí)現(xiàn)組織細(xì)化、致密化、均勻化的短程、單步固相加工技術(shù)；(2)通過(guò)優(yōu)化工具設(shè)計(jì)、調(diào)整FSP工藝參數(shù)、外加熱量輸入或冷卻，可精細(xì)控制和調(diào)節(jié)攪拌摩擦加工區(qū)的組織與性能:(3)處理區(qū)域的深度可以通過(guò)改變“攪拌針”的長(zhǎng)度任意調(diào)節(jié)(數(shù)百微米到數(shù)十毫米)；(4) FSP工藝中的熱量主要來(lái)源于摩擦熱和材料變形熱，是一種綠色節(jié)能加工技術(shù)。目前FSP原位合成技術(shù)得到了國(guó)內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注。FSP可使攪拌區(qū)的材料劇烈塑性變形(應(yīng)變量可達(dá)到40)，致使材料表層金屬與外加陶瓷增強(qiáng)相粉末在固態(tài)下發(fā)生均勻的機(jī)械混合，從而制備出高硬度、耐磨的顆粒強(qiáng)化表層復(fù)合材料。利用FSP制備復(fù)合材料具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 第一，F(xiàn)SP是在固態(tài)下進(jìn)行的，可避免界面反應(yīng)與有害相的形成；第二，F(xiàn)SP在表面復(fù)合化同時(shí)還可顯著細(xì)化晶粒、改善母材顯微組織結(jié)構(gòu)。目前相關(guān)研究主要包括:(I) FSP制備鋁基表層復(fù)合材料，增強(qiáng)相顆粒主要包括SiC、A1203、TiO2、富勒烯、碳納米管等，母材主要有5083、6082、1100、6061等鋁合金；(2)FSP制備鎂基表層復(fù)合材料，增強(qiáng)顆粒主要有:3丨02、碳納米管、3丨(:、21'02等，母材主要有42913261、423132910等。目前，F(xiàn)SP復(fù)合材料制備技術(shù)存在的主要不足在于:增強(qiáng)相的混入大多采用在母材表面加工小槽(或小孔)再填充粉料的方法，而后利用FSP使增強(qiáng)相顆粒(或納米管)均勻化分布。開(kāi)槽或開(kāi)孔一方面破壞了母材的完整性，可能會(huì)影響母材的機(jī)械性能，進(jìn)而影響復(fù)合材料的性能；另一方面開(kāi)槽(孔)、填充粉體增加了工藝的復(fù)雜性，影響工藝的自動(dòng)化水平，將會(huì)影響FSP復(fù)合材料制備技術(shù)的推廣與應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題:本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置，以及利用該裝置對(duì)金屬工件表面攪拌摩擦加工以實(shí)現(xiàn)表層納米復(fù)合材料原位合成的加工方法。鑒于攪拌摩擦加工在金屬材料表層復(fù)合化與組織超細(xì)化方面的廣闊實(shí)用前景，如何實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相的同步連續(xù)送粉是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化FSP加工并使之獲得工業(yè)化應(yīng)用所要解決的重要技術(shù)問(wèn)題。本專(zhuān)利申請(qǐng)就是涉及攪拌頭自動(dòng)同步送粉、實(shí)現(xiàn)FSP連續(xù)加工以便在金屬工件表面原位合成納米復(fù)合材料改性層的金屬表面納米復(fù)合化方法與裝置。技術(shù)方案:一種攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工的裝置，包括攪拌頭、旋轉(zhuǎn)軸(5)和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)(7)，還包括自動(dòng)送粉器(4)，攪拌頭內(nèi)設(shè)置送粉通道A，其中攪拌頭由夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)所構(gòu)成，送粉通道A由攪拌頭上端夾持部位(I)入口，經(jīng)軸肩(2)由攪拌探針(3)軸向端面出口，自動(dòng)送粉器(4)固定在旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)的側(cè)面，并與送粉通道A的入口相連接，旋轉(zhuǎn)軸(5)與攪拌頭的夾持部位(I)相連接。所述攪拌頭的送粉通道A分為側(cè)式送粉通道A和軸式送粉通道A，其中側(cè)式送粉通道A的入口設(shè)在攪拌頭夾持部位(I)的側(cè)面上，中段和下段設(shè)在軸肩(2)與攪拌探針(3)的中軸向位置；軸式送粉通道A設(shè)置在攪拌頭夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)的中軸向位置，其中，軸式送粉通道A通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)中的通道與自動(dòng)送粉器(4)相連。所述攪拌 頭結(jié)構(gòu)分為整體式攪拌頭和緊固式攪拌頭，其中整體式攪拌頭的夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)用剛性材料整體制作而成，緊固式攪拌頭的夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)為同軸緊固連接的分離體。所述的加工裝置進(jìn)行金屬表面復(fù)合納米化的加工方法，其加工步驟如下:(I)將金屬工件(6)固定在可自動(dòng)升降的工作臺(tái)(7)上，安裝好攪拌頭使之與自動(dòng)送粉器(4)和旋轉(zhuǎn)軸(5)連接；(2)利用可自動(dòng)升降的工作臺(tái)(7)中的液壓裝置沿?cái)嚢桀^軸向B軸向加壓，并驅(qū)動(dòng)金屬工件(6)橫向運(yùn)動(dòng)使攪拌頭在旋轉(zhuǎn)軸(5)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)并壓緊金屬工件(6)；(3 )開(kāi)啟均裝有亞微米級(jí)增強(qiáng)相粉體的自動(dòng)送粉器(4 )，經(jīng)攪拌頭內(nèi)部送粉通道A將亞微米級(jí)增強(qiáng)相粉體送至金屬工件(6)表層嚴(yán)重塑化區(qū)C，籍?dāng)嚢桀^高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大的摩擦熱使增強(qiáng)相粉體與塑化區(qū)基體材料反應(yīng)，金屬工件(6)表層獲得原位合成金屬基納米復(fù)合材料。如圖1所示，該金屬表面納米復(fù)合化加工裝置包括了攪拌頭、旋轉(zhuǎn)軸、自動(dòng)送粉器和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)，其中攪拌頭由上端夾持部位(I)、中部軸肩(2)與下端攪拌探針
(3)構(gòu)成，攪拌頭內(nèi)設(shè)置送粉通道A以便制備金屬表層復(fù)合材料時(shí)增強(qiáng)相粉體的連續(xù)送入，送粉通道A的入口在攪拌頭上端夾持部位(I)的側(cè)面或中軸向，出口在探針3中軸向與工件接觸面上，送粉通道出口孔徑與探針直徑之比宜小于0.4以保證探針剛度。在表面納米復(fù)合化加工過(guò)程中，自動(dòng)送粉器(4)與送粉通道A的入口通過(guò)螺栓套接固定或經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸上固定攪拌頭的承臺(tái)與送粉通道A的入口通過(guò)螺栓套接固定，實(shí)現(xiàn)連續(xù)送粉以及送粉速率、送粉量的控制；旋轉(zhuǎn)軸(5)通過(guò)承臺(tái)以螺紋的方式(與旋轉(zhuǎn)方向相反的螺紋)連接攪拌頭夾持部位(I)以精確控制攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速率，金屬工件固定在可自動(dòng)升降的工作臺(tái)(6)上，由工作臺(tái)中的液壓裝置提供工件軸向壓力，并驅(qū)動(dòng)工件橫向運(yùn)動(dòng)；整套設(shè)備在攪拌頭、旋轉(zhuǎn)軸、自動(dòng)送粉器和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)等幾個(gè)部件的協(xié)調(diào)工作下進(jìn)行連續(xù)加工。攪拌頭內(nèi)設(shè)置的送粉通道A分為側(cè)式送粉通道A和軸式送粉通道A，其中側(cè)式送粉通道A的入口設(shè)在攪拌頭夾持部位(I)的側(cè)面上，中段和下段設(shè)在軸肩(2 )與攪拌探針(3 )的中軸向位置；軸式送粉通道A設(shè)置在攪拌頭夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)的中軸向位置。攪拌頭結(jié)構(gòu)分為整體式攪拌頭和緊固式攪拌頭，其中整體式攪拌頭的夾持部位
(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)用剛性材料整體制作而成，緊固式攪拌頭的夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)為同軸緊固連接的分離體。本實(shí)用新型提出的四類(lèi)攪拌頭結(jié)構(gòu)與送粉通道示意圖分別如附圖中圖2、圖3、圖4和圖5所示。其中，圖2是一種緊固式同步連續(xù)送粉的攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其側(cè)式送粉通道示意圖；圖3是一種緊固式同步連續(xù)送粉的攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其軸式送粉通道示意圖；圖4是一種整體式同步連續(xù)送粉的攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其側(cè)式送粉通道示意圖；圖5是一種整體式同步連續(xù)送粉的攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其軸式送粉通道示意圖。利用該裝置對(duì)金屬工件表面攪拌摩擦加工以實(shí)現(xiàn)表層納米復(fù)合材料原位合成的加工方法，其加工步驟如下:(I)將金屬工件固定在可自動(dòng)升降的工作臺(tái)上，根據(jù)增強(qiáng)相粉體種類(lèi)和粒徑分布情況選擇外接的商用送粉器型號(hào)(增強(qiáng)相粉體主要采用亞微米級(jí)陶瓷粉體，如:SiC、A1203、TiO2等)，安裝好攪拌頭使之與自動(dòng)送粉器和旋轉(zhuǎn)軸連接；(2)利用可自動(dòng)升降的工作臺(tái)中的液壓裝置控制軸向施壓，由旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并壓緊工件；(3)開(kāi)啟自動(dòng)送粉器，外接自動(dòng)送粉器經(jīng)過(guò)攪拌頭內(nèi)部貫通的送粉通道A將亞微米級(jí)增強(qiáng)相粉體送至工件表層嚴(yán)重塑化區(qū)C，籍由高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與金屬工件之間產(chǎn)生的摩擦熱，驅(qū)使增強(qiáng)相粉體與塑化的金屬基體材料反應(yīng)，往返加工數(shù)次即可使工件表層原位合成金屬基納米復(fù)合材料。為避免塑化材料伴隨攪拌頭的高速旋轉(zhuǎn)而噴射出去，可在軸肩上加工一些規(guī)則的幾何圖案使之與塑化材 料緊密耦合；為提高鉆采力、控制塑化材料的流動(dòng)性并改善陶瓷增強(qiáng)相的分散程度，可將攪拌探針加工成特定的形狀并加工一些同軸螺紋；改變攪拌探針插入深度，可獲得不同厚度的納米復(fù)合材料表面層；改變攪拌頭內(nèi)部貫通孔的幾何形狀，調(diào)控外接自動(dòng)送粉器的送粉速率，可制備不同增強(qiáng)相體積比的復(fù)合材料表面層。有益效果:本實(shí)用新型的采用攪拌頭同步送粉的攪拌摩擦加工以實(shí)現(xiàn)金屬表面納米復(fù)合化的加工裝置，通過(guò)攪拌頭內(nèi)部開(kāi)孔實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送粉，與母材表面開(kāi)槽或孔后填充粉體的現(xiàn)有技術(shù)相比，更有利于保持母材表面完整性、使復(fù)合表層成分均勻從而改善表面性能。本實(shí)用新型的攪拌頭結(jié)構(gòu)可采用整體式或緊固式，前者剛性較好，而后者既可根據(jù)所加工金屬基體的性質(zhì)來(lái)更換軸肩或探針以提高加工效率，又便于攪拌頭的維護(hù)有利于降低加工成本；攪拌頭內(nèi)部貫通孔入口可設(shè)置在支承部位的側(cè)向或軸向正中，以適應(yīng)不同類(lèi)型自動(dòng)送粉器的安裝及送粉速率的調(diào)控。采用該簡(jiǎn)易裝置對(duì)金屬工件進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)的攪拌摩擦加工時(shí)，攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速率和和下壓力可由旋轉(zhuǎn)軸和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)中的液壓裝置分別精確控制，送粉速率和送粉量可由自動(dòng)送粉器和攪拌頭內(nèi)部送粉通道截面形狀和尺寸加以調(diào)整，故可方便地實(shí)現(xiàn)金屬工件表面納米復(fù)合材料的原位合成。本實(shí)用新型可根據(jù)加工需要改變攪拌探針和軸肩端面幾何形狀以獲得不同的塑化能力，亦可改變送粉通道的幾何形狀及送粉速率以獲得增強(qiáng)相體積比不同的表面層復(fù)合材料，故而適用于各種金屬基體的表層組織細(xì)化與復(fù)合化。其工藝簡(jiǎn)單，加工方便，自動(dòng)化水平高且通用性強(qiáng)，工業(yè)應(yīng)用潛力大。
圖1側(cè)式送粉通道的攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置及原理示意圖圖2軸式送粉通道的攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置及原理示意圖圖3本實(shí)用新型的緊固式攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其側(cè)式送粉通道示意圖圖4本實(shí)用新型的緊固式攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其軸式送粉通道示意圖圖5本實(shí)用新型的整體式攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其側(cè)式送粉通道示意圖圖6本實(shí)用新型的整體式攪拌頭剖面結(jié)構(gòu)及其軸式送粉通道示意圖附圖標(biāo)記:1-攪拌頭的夾持部位 2 -攪拌頭的軸肩 3 -攪拌探針4 一送粉器 5 —旋轉(zhuǎn)軸 6 —金屬工件 7 —可自動(dòng)升降的工作臺(tái)A—送粉通道 B—可自動(dòng)升降的工作臺(tái)軸向加壓C-金屬工件中的嚴(yán)重塑化區(qū)
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型所述的攪拌頭自動(dòng)同步送粉的金屬·表面納米復(fù)合化加工裝置與方法不只局限于該具體實(shí)例。其中，攪拌頭外形和尺寸相同時(shí)，采用整體式和緊固式攪拌頭所取得的納米復(fù)合化效果相同。所有試驗(yàn)用金屬工件進(jìn)行加工前，根據(jù)試件材質(zhì)及表面實(shí)際狀況，均應(yīng)按常規(guī)預(yù)處理工藝(如:磨光、除油、除銹等)進(jìn)行處理以獲得清潔、干燥的表面。實(shí)施例1:設(shè)備:攪拌摩擦加工整套設(shè)備由X6140A型立式銑床改造而成，由銑床提供旋轉(zhuǎn)軸和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)，工作臺(tái)提供軸向施壓并驅(qū)動(dòng)工件橫向運(yùn)動(dòng)。外接IGS-3 00型精確送粉器采用螺紋插入式連接并緊固于攪拌頭夾持部位側(cè)面的送粉道A入口，并將送粉器用鐵環(huán)和螺栓固定在旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)的側(cè)面，輸粉速率5g/min。采用圖3的側(cè)式送粉的緊固式攪拌頭，其中夾持部分直徑為26mm，高20mm ;軸肩直徑為20mm，高度24mm ;探針直徑9mm，長(zhǎng)度3mm，攪拌頭內(nèi)部送粉通道出口孔徑為3mm。攪拌頭所用材質(zhì)為H13熱作模具鋼，采用機(jī)加工和熱處理的方式制備。加工方法:利用上述攪拌摩擦加工設(shè)備在ZL108鋁合金板材上制備SiC顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料表面改性層(SiCp/ZL108)。加工步驟為:(I)經(jīng)預(yù)處理后ZL108鋁合金板材厚度為20 mm固定在可自動(dòng)升降的工作臺(tái)上準(zhǔn)備進(jìn)行攪拌摩擦加工；(2)利用可自動(dòng)升降的工作臺(tái)中的液壓裝置沿?cái)嚢桀^軸向B軸向加壓，并驅(qū)動(dòng)金屬工件橫向運(yùn)動(dòng)，使攪拌頭在旋轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并壓緊工件，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm/min,加工速度在 60mm/mi η ；(3)開(kāi)啟均裝有增強(qiáng)相SiC粉體粒徑為I μ m的自動(dòng)送粉器，經(jīng)攪拌頭內(nèi)部送粉通道A將增強(qiáng)相SiC粉體送至ZL108鋁合金板材表層嚴(yán)重塑化去C，籍?dāng)嚢桀^高速旋轉(zhuǎn)和金屬工件的橫向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦熱使增強(qiáng)相SiC粉體與塑化區(qū)基體材料反應(yīng)，經(jīng)往返加工6次后，ZL108鋁合金基體晶粒細(xì)化至200nm，SiCp/ZL108復(fù)合材料表面層中SiC增強(qiáng)相分布均勻，體積含量達(dá)到6%。實(shí)施例2:設(shè)備:攪拌摩擦加工整套設(shè)備由X6140A型立式銑床改造而成，由銑床提供旋轉(zhuǎn)軸和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)，工作臺(tái)提供軸向施壓并驅(qū)動(dòng)工件橫向運(yùn)動(dòng)。外接刮板式送粉器(型號(hào))采用螺紋插入式連接并緊固于攪拌頭夾持部位側(cè)面的送粉通道A入口，并將送粉器用鐵環(huán)和螺栓固定在旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)的側(cè)面，輸粉速率10g/min。采用圖6軸式送粉的整體式攪拌頭，其中夾持部分直徑為26mm，高20mm ;軸肩直徑為20mm，高度24mm ;探針直徑9mm，長(zhǎng)度3mm，攪拌頭內(nèi)部送粉通道出口孔徑為3mm。攪拌頭所用材質(zhì)為H13熱作模具鋼，采用機(jī)加工和熱處理的方式制備。加工方法:利用上述攪拌摩擦加工設(shè)備在7075鋁合金板材上制備Al2O3顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料表面改性層(Al2O3P/ 7075)。，增強(qiáng)相Al2O3粉體粒徑為15 μ m。(I)經(jīng)前處理后7075鋁合金板材厚度為30 mm固定在可自動(dòng)升降的工作臺(tái)上準(zhǔn)備進(jìn)行攪拌摩擦加工；(2)利用可自動(dòng)升降的工作臺(tái)中的液壓裝置沿?cái)嚢桀^軸向B軸向加壓，并驅(qū)動(dòng)金屬工件橫向運(yùn)動(dòng)，使攪拌頭在旋轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并壓緊工件，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為1200rpm/min,加工速度在 60mm/mi η ；(3)開(kāi)啟均裝有增強(qiáng)相Al2O3粉體粒徑為15 μ m的自動(dòng)送粉器，經(jīng)攪拌頭內(nèi)部送粉通道A將增強(qiáng)相Al2O3粉體送至7075鋁合金板材表層嚴(yán)重塑化去C，籍?dāng)嚢桀^高速旋轉(zhuǎn)和金屬工件的橫向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦熱使增強(qiáng)相Al2O3粉體與塑化區(qū)基體材料反應(yīng)，經(jīng)往返加工4次后Al203p/7075復(fù)合材料表面層中Al2O3分布均勻，7075鋁合金基體晶粒細(xì)化至300nm, Al2O3P/ 7075 復(fù)合材料表面層中Al2O3增強(qiáng)相分布均勻，體積含量達(dá)到12%。本實(shí)用新型公開(kāi)和提出的一種攪拌頭自動(dòng)同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置與方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過(guò)借鑒本文內(nèi)容適當(dāng)改變攪拌頭內(nèi)部送粉通道形狀、尺寸等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有針對(duì)攪拌頭內(nèi)部送粉通道形狀、尺寸的類(lèi)似變更與組合都被視為包括在本實(shí)用新型精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求1.一種攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工的裝置，包括攪拌頭、旋轉(zhuǎn)軸(5)和可自動(dòng)升降的工作臺(tái)(7)，其特征在于還包括自動(dòng)送粉器(4)，攪拌頭內(nèi)設(shè)置送粉通道A，其中攪拌頭由夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)所構(gòu)成，送粉通道A由攪拌頭上端夾持部位(I)入口，經(jīng)軸肩(2)由攪拌探針(3)軸向端面出口，自動(dòng)送粉器(4)固定在旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)的側(cè)面，并與送粉通道A的入口相連接，旋轉(zhuǎn)軸(5)與攪拌頭的夾持部位(I)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工的裝置，其特征在于所述攪拌頭的送粉通道A分為側(cè)式送粉通道A和軸式送粉通道A，其中側(cè)式送粉通道A的入口設(shè)在攪拌頭夾持部位(I)的側(cè)面上，中段和下段設(shè)在軸肩(2)與攪拌探針(3)的中軸向位置；軸式送粉通道A設(shè)置在攪拌頭夾持部位(I )、軸肩(2)與攪拌探針(3)的中軸向位置，其中，軸式送粉通道A通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承臺(tái)中的通道與自動(dòng)送粉器(4)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工的裝置，其特征在于所述攪拌頭結(jié)構(gòu)分為整體式攪拌頭和緊固式攪拌頭，其中整體式攪拌頭的夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)用剛性材料整體制作而成，緊固式攪拌頭的夾持部位(I)、軸肩(2)與攪拌探針(3)為同軸 緊固連接的分離體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種攪拌頭同步送粉的金屬表面納米復(fù)合化加工裝置。該攪拌頭夾持部位1、軸肩2與攪拌探針3可采用剛性整體或緊固式同軸分離體，攪拌頭內(nèi)設(shè)送粉通道A，入口在夾持部位1側(cè)面或中軸向，出口在探針3中軸向與工件接觸面上。加工時(shí)，利用可自動(dòng)升降的工作臺(tái)中的液壓裝置沿?cái)嚢桀^軸向B加壓，旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)并壓緊工件，外接自動(dòng)送粉器經(jīng)攪拌頭送粉通道A將亞微米級(jí)增強(qiáng)相粉體送至工件表層嚴(yán)重塑化區(qū)C,籍由摩擦熱原位合成納米復(fù)合材料。本實(shí)用新型設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便,適于各種金屬基體的表層復(fù)合化與組織細(xì)化，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益高，工業(yè)應(yīng)用潛力大。
文檔編號(hào)C23C24/00GK203096171SQ201220057340
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者江靜華, 陳建清, 馬愛(ài)斌, 宋丹 申請(qǐng)人:河海大學(xué)